《双向io口与准双向io口的区别》由会员分享，可在线阅读，更多相关《双向io口与准双向io口的区别（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、单片机 P0 口是双相口，而 P1P2P3 是准双相口。举个例子：相信大家都理解准妈妈，就是怀孕的女人，当然这里也是这样的，就不是真正的双相口了。为什么 P0 是双向口，这里的差别是什么呢？最主要原因是：P0 没有上拉电阻，所以当 P0最 IO 口的时候一定要加上上拉电阻，否则的话，你输出的 1 就是无效了，这样 T2 截止了，那么 P0 都就是呈现高阻状态了。下图分别是 P0，P1P2P3 的读写数据，红线表示输出，蓝线表示输入(读引脚）还有一个就是读锁存器的，没画出来。在读引脚的时候，有一点注意：每当读引脚的时候要确保场效应管 T2 是截止的，否则的话 1（高电平）外部数据读不出来，T2
2、会把它拉低，所以通过 MOV PX,FFH，把 T2 截止，就完美了。在单片机学习、开发和应用中，IO 口的配置对功能的实现起着重要的作用，下面介绍常见的四种配置，而现在很多单片机都兼有这四种配置，可供选择。一.准双向口配置如下图，当 IO 输出为高电平时，其驱动能力很弱，外部负载很容易将其拉至低电平。当IO 输出为低电平时，其驱动能力很强，可吸收相当大的电流。准双向口有三个上拉晶体管，一个“极弱上拉”，当端锁存器为逻辑“1” 时打开，当端口悬空时， “极弱上拉”将端口上拉至高电平。第二个上拉晶体管为“弱上拉”，当端口锁存器为逻辑“1”且端口本身也为“1”时打开，此上拉提供的电流，使准双向口输
3、出为“1”。如果此时端口被外部装置拉到逻辑 “0”时，通过施密特触发器，控制“弱上拉” 关闭，而“ 极弱上拉”维持开状态，为了把这个端口拉低，外部装置必须有足够的灌电流能力，使管脚上的电压，降到门槛电以下。第三个上拉晶体管为“强上拉”，当端口锁存器由“0”跳变到“1”时，这个上拉用来加快端口由逻辑“0”到逻辑“1”的转换速度。准双向口做为输入时，通个一个施密特触如器和一个非门，用以干扰和滤波。准双向口用作输入时，可对地接按键，如下图 1，当然也可以去掉 R1 直接接按键，当按键闭合时，端口被拉至低电平，当按键松开时，端口被内部“极弱上拉”晶体管拉至高电平。当端口作为输出时，不应对地外接 LED
4、 如图形控制，这样端口的驱动能力很弱，LED 只能发很微弱的光，如果要驱动 LED，要采用图 3 的方法，这样准双向口在输出为低时，可吸收 20mA 的电流，故能驱动 LED。图 4 的方法也可以，不过 LED 不发光时，端口要吸收收很大电流。二.开漏输出配置这种配置，关闭所有上拉晶体管，只驱动下拉晶体管，下拉与准双向口下拉配置相同，因此只能输出低电平（吸收电流） ，和高阻状态。不能输出高电平（输也电流） 。如果要作为逻辑输出，必须接上拉电阻到 VCC。这种配置也可以通过上图 3 和图 4 来驱动 LED。三.推挽输出配置这种配置的下拉与准双向口和开漏配置相同，具有较强的拉电流能力，不同的是，
5、具有持续的强上拉。因此可以用上图 2 的方法来驱动 LED。四.仅为输入配置（高阻配置）这种配置不能输出电流，也不能有收电流，只能作为输入数据使用。以上四种配置各有其特点，在使用中应根据其特点灵活运用。准双向口的最大特点是既可以作为输入，也可以作为输出，不需要通过控制切换。推挽输出的特点是，无论输也高电平还是低电平都有较大的驱动能力，在输也高电平时，也能直接点亮 LED，这在准双向口中是不能办到的。这种配置不宜作为输入，因为这需要外部设备有很强的拉电流的能胃。仅为输入配置的特点是端口只能作为输入使用，可以获得很高的输入阻抗，在有模拟比较器或 ADC 的端口中用得较多。开漏输出配置与准又向口相似
6、，但内部没有上拉电阻。有很好的电气兼容性，外部接上拉电阻到 3V 电源，就能和 3V 逻辑器件连接。外部接上拉电阻到 5V 电源，就要以和 5V 器件连接。需要说明的是以上四种配置均可以作为输入，也就是都可以检测端的逻辑状态，但其特性不同，不是每种配置都可以直接接按键。=下面通过 51 的 IO 口介绍各种状态的工作原理MCS-51 有 4 组 8 位 I/O 口：P0、P1、P2 和 P3 口，P1、P2 和 P3 为准双向口，P0 口则为双向三态输入输出口，下面我们分别介绍这几个口线。一、P0 口和 P2 口图 1 和图 2 为 P0 口和 P2 口其中一位的电路图。由图可见，电路中包含一
7、个数据输出锁存器（D 触发器）和两个三态数据输入缓冲器，另外还有一个数据输出的驱动（T1 和T2）和控制电路。这两组口线用来作为 CPU 与外部数据存储器、外部程序存储器和 I/O 扩展口，而不能象 P1、P3 直接用作输出口。它们一起可以作为外部地址总线，P0 口身兼两职，既可作为地址总线，也可作为数据总线。图 1 单片机 P0 口内部一位结构图图 2 单片机 P0 口内部一位结构图P2 口作为外部数据存储器或程序存储器的地址总线的高 8 位输出口 AB8-AB15，P0 口由ALE 选通作为地址总线的低 8 位输出口 AB0-AB7。外部的程序存储器由 PSEN 信号选通，数据存储器则由
8、WR 和 RD 读写信号选通，因为 216=64k，所以 MCS-51 最大可外接64kB 的程序存储器和数据存储器。二、P1 口图 3 为 P1 口其中一位的电路图，P1 口为 8 位准双向口，每一位均可单独定义为输入或输出口，当作为输入口时，1 写入锁存器，Q(非)=0，T2 截止，内上拉电阻将电位拉至1，此时该口输出为 1，当 0 写入锁存器，Q(非)=1,T2 导通，输出则为 0。图 3 单片机 P2 口内部一位结构图作为输入口时，锁存器置 1，Q(非)=0，T2 截止，此时该位既可以把外部电路拉成低电平，也可由内部上拉电阻拉成高电平，正因为这个原因，所以 P1 口常称为准双向口。需要
9、说明的是，作为输入口使用时，有两种情况:1.首先是读锁存器的内容，进行处理后再写到锁存器中，这种操作即读修改写操作，象 JBC(逻辑判断)、CPL(取反) 、INC(递增)、DEC( 递减)、 ANL(与逻辑)和 ORL(逻辑或)指令均属于这类操作。2.读 P1 口线状态时，打开三态门 G2,将外部状态读入 CPU。 三、P3 口P3 口的电路如图 4 所示，P3 口为准双向口，为适应引脚的第二功能的需要，增加了第二功能控制逻辑，在真正的应用电路中，第二功能显得更为重要。由于第二功能信号有输入输出两种情况，我们分别加以说明。图 4 单片机 P0 口内部一位结构图P3 口的输入输出及 P3 口锁
10、存器、中断、定时/计数器、串行口和特殊功能寄存器有关，P3 口的第一功能和 P1 口一样可作为输入输出端口，同样具有字节操作和位操作两种方式，在位操作模式下，每一位均可定义为输入或输出。我们着重讨论 P3 口的第二功能，P3 口的第二功能各管脚定义如下：P3.0 串行输入口(RXD)P3.1 串行输出口(TXD)P3.2 外中断 0(INT0)P3.3 外中断 1(INT1)P3.4 定时/计数器 0 的外部输入口 (T0)P3.5 定时/计数器 1 的外部输入口 (T1) P3.6 外部数据存储器写选通(WR)P3.7 外部数据存储器读选通(RD)对于第二功能为输出引脚，当作 I/O 口使用
11、时，第二功能信号线应保持高电平，与非门开通，以维持从锁存器到输出口数据输出通路畅通无阻。而当作第二功能口线使用时，该位的锁存器置高电平，使与非门对第二功能信号的输出是畅通的，从而实现第二功能信号的输出。对于第二功能为输入的信号引脚，在口线上的输入通路增设了一个缓冲器，输入的第二功能信号即从这个缓冲器的输出端取得。而作为 I/O 口线输入端时，取自三态缓冲器的输出端。这样，不管是作为输入口使用还是第二功能信号输入，输出电路中的锁存器输出和第二功能输出信号线均应置“1”。 四、IO 口工作原理1. P0 作为地址数据总线时，T1 和 T2 是一起工作的,构成推挽结构。高电平时，T1 打开，T2 截
12、止；低电平时，T1 截止，T2 打开。这种情况下不用外接上拉电阻.而且,当 T1 打开,T2 截止,输出高电平的时候,因为内部电源直接通过 T1 输出到 P0 口线上,因此驱动能力(电流)可以很大,这就是为什么教科书上说可以 驱动 8 个 TTL 负载的原因。2. P0 作为一般端口时，T1 就永远的截止，T2 根据输出数据 0 导通和 1 截止，导通时拉地，当然是输出低电平；要输出高电平，T2 就截止，P0 口就没有输出了，(注意,这种情况就是所谓的高阻浮空状态),如果加上外部上拉电阻，输出就变成了高电平 1。3. 其他端口 P1、P2 和 P3,在内部直接将 P1 口中的 T1 换成了上拉
13、电阻,所以不用外接，但内部上拉电阻太大，电流太小，有时因为电流不够，也会再并一个上拉电阻。4. 在某个时刻,P0 口上输出的是作为总线的地址数据信号还是作为普通 I/O 口的电平信号,是依靠多路开关 MUX 来切换的。而 MUX 的切换,又是根据单片机指令来区分的。当指令为外部存储器/IO 口读/写时,比如 MOVX A,DPTR ,MUX 是切换到地址/数据总线上；而当普通 MOV 传送指令操作 P0 口时,MUX 是切换到内部总线上的。5. P0、P1、 P2、P3 口用于输入时，需要写 1 使 IO 下拉的 MOS 管截止，以免 MOS 管导通将输入拉底为 0，当一直用于输入时不用置 1
14、（先使用该 IO 输出，该 IO 锁存器里可能是 0，再用该 IO 输入则会使 MOS 管导通） ，将 IO 写 1 后，该 IO 锁存器不会变了，所以再一直用于输入不用置 1。p0 用于地址数据线时输入不用写 1，因为 MUX 没和锁存器相连。PS:Because Ports 1, 2, and 3 have fixed internal pullups, they are sometimes called “quasi- bidirectional” ports.因为端口 1、2、3 有固定的内部上拉,所以有时候他们被称为准双向 口。Port 0, on the other hand, i
15、s considered “true” bidirectional, because when configured as an input it floats.端口 0, 从另外一方面来说,就被 认为是真正的双向,因为当它被设置为输入的时候是浮空(高阻态) 的。五、P0 口上拉电阻选择如果是驱动 led，那么用 1K 左右的就行了。如果希望亮度大一些，电阻可减小，最小不要小于 200 欧姆，否则电流太大；如果希望亮度小一些，电阻可增大，增加到多少呢，主要看亮度情况，以亮度合适为准，一般来说超过 3K 以上时，亮度就很弱了，但是对于超高亮度的 LED，有时候电阻为 10K 时觉得亮度还能够用。
16、我通常就用 1k 的。 对于驱动光耦合器，如果是高电位有效，即耦合器输入端接端口和地之间，那么和 LED的情况是一样的；如果是低电位有效，即耦合器输入端接端口和 VCC 之间，那么除了要串接一个 14.7k 之间的电阻以外，同时上拉电阻的阻值就可以用的特别大，用100k500K 之间的都行，当然用 10K 的也可以，但是考虑到省电问题，没有必要用那么小的。对于驱动晶体管，又分为 PNP 和 NPN 管两种情况：对于 NPN，毫无疑问 NPN 管是高电平有效的，因此上拉电阻的阻值用 2K20K 之间的，具体的大小还要看晶体管的集电极接的是什么负载，对于 LED 类负载，由于发管电流很小，因此上拉电阻的阻值可以用 20k的，但是对于管子的集电极为继电器负载时，由于集电极电流大，因此上拉电阻的阻值最好不要大于 4.7K，有时候甚至用 2K 的。对于 PNP 管，毫无疑问 PNP 管是
